TWI670142B - 相容的研磨墊以及研磨模組 - Google Patents

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Abstract

一研磨設備包括一外殼、經耦接至該外殼之一撓性底座、以及經設置於該撓性底座之一第一側上的一接觸區域，其中該撓性底座基於該外殼與該撓性底座之一第二側內含有的壓力而膨脹或收縮，以於該第一側形成一接觸面積，該接觸面積小於該撓性底座之一表面面積。

Description

相容的研磨墊以及研磨模組
本揭示內容之實施例大致上關於研磨一基材之方法與裝置，諸如是半導體基材。更具體而言，係關於用以於一電子設備製造製程中研磨基材之邊緣的方法與裝置。
化學機械研磨係常用於高密度集成電路(high-density integrated circuit)之加工的一製程，該製程用以藉由在研磨流體存在的情況下移動與研磨墊接觸的基材之特徵側(亦即，基材之沉積物接收表面)來平坦化或研磨經沉積於基材上之材料的層。在一般的研磨製程中，基材係經固定於一承載頭中，該承載頭促使或施壓使基材之背側朝向研磨墊。透過化學和機械活動的組合，材料係從與研磨墊接觸的基材之特徵側被移除。
承載頭可含有多個個別地經控制壓力區域，該等個別地經控制壓力區域對基材的不同區域施加差壓(differential pressure)。舉例而言，若與在基材中心之所欲的材料移除相比，於基材外周邊緣之所欲的材料移 除較高，可使用承載頭以對基材的外周邊緣施加較多壓力。然而，基材之勁度(stiffness)傾向將承載頭所施加於基材之壓力再分配(redistribute)，使得對基材所施加之壓力可能被分散或被平滑化。該平滑化效應使得局部壓力施加(用於局部材料移除)十分困難，雖然不是不可能。再者，基材可能於製程期間成為非平面的，且當基材於習知系統中被研磨時，基材上的特定區域可能經受材料之過度移除或移除不足，此可歸因於基材品質、研磨控制之精準度、或其他因素，這些因素之各者可能損害基材上的元件(device)之部分而降低良率。
因此，需要一種促進從基材的局部範圍移除材料之方法與裝置。
本揭示內容之實施例大致上關於研磨基材之方法與裝置，諸如是半導體基材。於一實施例中，提供一種研磨設備。該研磨設備包括一外殼、經耦接至該外殼之一撓性底座、以及經設置於該撓性底座之第一側上的一接觸區域，其中該撓性底座基於該外殼與該撓性底座之一第二側內所含有之壓力而膨脹或收縮，以於該第一側形成一接觸面積，該接觸面積小於該撓性底座之一表面面積。
於另一實施例中，提供一種研磨模組。該研磨模組包括具有一基材接收表面與一周圍的一卡盤，以及經定位於靠近該卡盤之該周圍的一研磨墊，該研磨墊包含經定位於靠近一撓性底座之一中心的一接觸區域，其中該研磨墊係藉由對該撓性底座之一背側的壓力施加為可膨脹。
於另一實施例中，提供一種研磨基材的方法。該方法包括促使經設置於一外殼上的研磨墊抵頂一基材之一表面，該研磨墊經設置於一撓性底座上；以及藉由調整對該撓性底座之一背側之一壓力來調整該研磨墊的接觸面積，其中該接觸面積小於該撓性底座之表面面積。
100‧‧‧處理站
101‧‧‧研磨模組
102‧‧‧基材
105‧‧‧平臺
110‧‧‧底座
115‧‧‧驅動馬達
120‧‧‧研磨墊
122‧‧‧研磨材料
125‧‧‧處理表面
130‧‧‧承載頭
138A‧‧‧外側區壓力施加器
138B‧‧‧內側區壓力施加器
140‧‧‧支撐件
145‧‧‧驅動系統
150‧‧‧調理設備
155‧‧‧流體施加器
160‧‧‧噴嘴
162‧‧‧可變壓力體積
165‧‧‧底座
167‧‧‧卡盤
168‧‧‧驅動設備
170‧‧‧研磨墊
172‧‧‧支撐臂
174‧‧‧致動器
176‧‧‧流體施加器
178‧‧‧流體源
185‧‧‧致動器
200‧‧‧研磨模組
205‧‧‧基材接收表面
210‧‧‧噴嘴
215‧‧‧測量設備
220‧‧‧致動器總成
225A‧‧‧第一致動器
225B‧‧‧第二致動器
227‧‧‧線性移動機構
235‧‧‧支撐臂
240‧‧‧動態密封件
242‧‧‧支撐桿
244‧‧‧開口
246‧‧‧周圍
248‧‧‧端部
250‧‧‧周圍
252‧‧‧外周邊緣區域
255‧‧‧調理環
260‧‧‧離散研磨性元件
300‧‧‧研磨頭
305‧‧‧外殼
310‧‧‧管道
315‧‧‧內表面
320‧‧‧特徵側
325‧‧‧高點
330‧‧‧欲移除膜
335‧‧‧側壁
400‧‧‧研磨頭
405‧‧‧外殼
410‧‧‧夾持設備
415‧‧‧孔隙
420‧‧‧氣囊
425‧‧‧接觸面積
430‧‧‧處理表面
500‧‧‧研磨墊
505A‧‧‧接觸區域
505B‧‧‧接觸區域
510‧‧‧撓性底座
515‧‧‧弧段
520‧‧‧接觸墊
525‧‧‧溝槽
530‧‧‧周圍
535‧‧‧距離
605‧‧‧距離
610‧‧‧寬度
615‧‧‧厚度
620‧‧‧突起唇部
A‧‧‧旋轉軸
B‧‧‧旋轉軸
C‧‧‧旋轉軸
E‧‧‧軸
F‧‧‧軸
為讓本揭示之上述特徵可以用細節方式被瞭解，可藉由參照實施例得到本揭示(簡短摘要於上)更具體的描述，且部分實施例繪示於所附圖式中。然而，應注意到，所附圖式僅繪示本揭露之典型實施例，因此不應被視為對其範疇之限制，因本揭露可容納其他均等有效的實施例。
圖1A係處理站之一實施例的部分截面圖。
圖1B係研磨模組之一實施例的示意截面圖。
圖2A係研磨模組之另一實施例的側面剖面圖。
圖2B係圖2A所圖示之研磨模組的等角俯視圖。
圖3係研磨頭之一實施例的側面剖面圖。
圖4係研磨頭之另一實施例的側面剖面圖。
圖5A及圖5B係圖示研磨墊之不同實施例之俯視圖。
圖6係沿圖5A之線6-6的研磨墊之部分的等角剖面圖。
為促進理解，於可能處已使用相同的參考數字符號來標誌該等圖中共有的相同元件。一實施例中所揭露元件可無需特別重述而有利地被利用於其他實施例中，且此係經考慮。
本揭示之實施例提供研磨系統以及搭配研磨系統被利用來研磨基材的研磨模組。如本文所述之研磨模組的實施例在徑向速率控制以及周向(theta(Θ)direction)速率控制上提供精細解析度(例如，小於3釐米(mm))。本揭露之態樣包括經改良局部研磨控制，該經改良局部研磨控制具有有限的凹陷(dishing)及(或)於局部範圍內的磨損(erosion)。
圖1A係處理站100之一實施例的部分截面圖，處理站100係經組態以執行研磨製程，諸如化學機械研磨製程(CMP)或電化學機械研磨製程(ECMP)。圖1B係研磨模組101之一實施例的示意截面圖，當該研磨模組101配合處理站100被使用時，該研磨模組101構成研磨系統之一實施例。處理站100可經使用以執行全域化學機械研磨製程，舉例而言，用以研磨基材102的主要側之整體表面。當基材102之局部範圍(諸如基材102之外周邊緣)未使用處理站100經充分地研磨時，研磨模組101可被用以研磨該局部範圍。研磨模組101可在處理站100執行全域化學機械研磨製程之前或之後被用以研磨基材102之邊緣或其他局部範圍。處理站100和研磨模組101之各者可為獨立式單元或較大的製程系統之部分。可經調適以利用處理站100和研磨模組101之一或二者的較大製程系統之實例包括可得自Applied Materials,Inc.(位於Santa Clara,California)的REFLEXION®、REFLEXION® LK、MIRRA MESA®研磨系統、以及其他的研磨系統，還有可得自其他製造商的研磨系統。
處理站100包括被可旋轉地支撐於底座110上的平臺105。平臺105係可操作地被耦接至驅動馬達115，驅動馬達115經調適以繞旋轉軸A來旋轉平台105。平臺 105支撐以研磨材料122製成的研磨墊120。於一實施例中，研磨墊120之研磨材料122為可商業取得之墊材料，諸如一般使用於化學機械研磨製程中的以聚合物為基礎之墊材料。聚合物材料可為聚胺甲酸酯、聚碳酸酯、氟基聚合物、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫(PPS)、或其結合。研磨材料122可進一步包含開放孔型(open cell)或封閉孔型(closed cell)發泡聚合物、彈性體、氈、浸漬的氈、塑膠、以及與製程化學性質相容的類似材料。於另一實施例中，研磨材料122係以多孔的塗料所浸漬之氈。於其他實施例中，研磨材料122包括係至少部分地導電之材料。
承載頭130係經設置於研磨墊120之處理表面125之上方。承載頭130固定基材102且可控制地於製程期間促使基材102(沿Z軸)朝向研磨墊120之處理表面125。承載頭130含有分區的壓力控制設備，該壓力控制設備經圖示為外側區壓力施加器138A與內側區壓力施加器138B(兩者均以假想方式圖示)。外側區壓力施加器138A與內側區壓力施加器138B於研磨期間對基材102之背側施加可變的壓力。外側區壓力施加器138A與內側區壓力施加器138B可經調整以對基材102之邊緣區域提供較基材102中心範圍相比更大的壓力，且反之亦然。因此，外側 區壓力施加器138A與內側區壓力施加器138B係用以調節研磨製程。
承載頭130係經安裝至支撐件140，該支撐件140支撐承載頭130且促進承載頭130相對於研磨墊120之移動。支撐件140可用在研磨墊120之上方懸吊承載頭130的方式經耦接至底座110或經安裝於處理站100之上。於一實施例中，支撐件140係經安裝於處理站100之上的旋轉料架、直線軌道或圓形軌道。承載頭130係經耦接至驅動系統145，該驅動系統145提供承載頭130繞旋轉軸B的至少旋轉移動。驅動系統145可附加地經組態以相對於研磨墊120橫向地(X及(或)Y軸)沿支撐件140移動承載頭130。於一實施例中，驅動系統145除橫向移動外還相對於研磨墊120垂直地(Z軸)移動承載頭130。舉例而言，驅動系統145除提供相對於研磨墊120的基材102之旋轉及(或)橫向移動外還可被利用以朝向研磨墊120移動基材102。承載頭130之橫向移動可為線性或弧形或掃掠運動。
調理設備150與流體施加器155係經圖示定位於研磨墊120之處理表面125之上方。調理設備150係經耦接至底座110且包括致動器185，該致動器185可經調適以相對於研磨墊120及(或)底座110沿一或更多個線性方向來旋轉調理設備150或移動調理設備150。流體施加器155 包括經調適以供給研磨流體至研磨墊120之一部分的一或更多個噴嘴160。流體施加器155係可旋轉地經耦接至底座110。於一實施例中，流體施加器155係經調適以繞旋轉軸C旋轉且提供經導向而朝向處理表面125之研磨流體。研磨流體可為一化學溶液、水、研磨化合物、清洗溶液、或其組合。
圖1B係研磨模組101之一實施例的示意截面圖。研磨模組101包括支撐卡盤167的底座165，卡盤167可旋轉地於該卡盤167上支撐基材102。卡盤167於一實施例中可為真空卡盤。卡盤167係經耦接至驅動設備168，該驅動設備168可為提供卡盤167繞軸E的至少旋轉移動之馬達或致動器。
基材102係以「面朝上」定向經設置於卡盤167上，使得基材102之特徵側正對研磨墊170。研磨墊170係經利用以研磨基材102之外周邊緣或基材102之其他範圍。於研磨模組101上之基材102的研磨可於基材102於圖1A之處理站100中的研磨之前或之後進行。研磨墊170可包含可商業購得的墊材料，諸如一般被利用於化學機械研磨製程中的以化合物為基礎之墊材料、或其他合適的研磨墊或研磨材料。研磨墊170係經耦接至支撐臂172，該支撐臂172相對於基材102移動該墊。支撐臂172可經耦接至致 動器174，該致動器174垂直地(Z方向)移動支撐臂172(以及安裝於支撐臂172上的研磨墊170)，該致動器174也相對於基材102及(或)卡盤167來橫向地(X及(或)Y方向)移動支撐臂172。致動器174亦可被利用來相對於基材102及(或)卡盤167以掃掠運動、軌道運動、或圓形運動來移動支撐臂172(以及安裝於支撐臂172上的研磨墊170)。
研磨墊170可包含為環形的單一墊。研磨墊170可包括經定尺寸以實質上匹配基材102之外徑的外徑。舉例而言，若基材102之外徑係150mm，則環形研磨墊可包括約120mm至約150mm之內側外徑以及約121mm至約155mm之外側外徑。於一實施例中，研磨墊170之外徑係基於基材102在修正為所欲之處(亦即，當在處理站100上經研磨時研磨解析度非為最佳之(多個)範圍)的外徑所判定。於一些實施例中，研磨墊170可於研磨墊170之中心線包括約145mm之外徑。於一些實施例中，內側外徑與外側外徑可為實質上相等。
於圖1B所圖示之實施例中，研磨墊170可包括具有如上述之外徑的離散弧段。於其他實施例中，研磨墊170可包括多個弧形段，諸如經設置於支撐臂172上的新月形及(或)多個離散形狀的墊材料。於一些實施例中，研磨 墊170包含膜狀物研磨墊，該膜狀物研磨墊包括可變壓力體積162。可變壓力體積162可為由研磨墊170之研磨材料來於至少一側上界定的孔隙。可變壓力體積162係與流體源178為流體連通。流體源178可包括經提供給可變壓力體積162之空氣或其他氣體。該空氣或其他氣體可對可變空氣體積162加壓以便膨脹研磨墊170。研磨墊170之膨脹計量(亦即，所施加壓力)可基於所欲撓曲性質或研磨墊170頂抵該基材之力移比(compliance)來選擇。於一實施例中，可變壓力體積162可經加壓至從約0.1磅每平方英吋(psi)至約10psi。
研磨模組101亦包括流體施加器176以提供研磨流體至基材102之表面。流體施加器176可包括噴嘴(未圖示)且經組態為類似於圖1A中所述之流體施加器155。流體施加器176係經調適以繞軸F旋轉且可提供如流體施加器155相同的研磨流體。底座165可經利用作為從流體施加器176收集研磨流體的槽。
圖2A係研磨模組200之另一實施例之側面剖面圖，該研磨模組200可經獨立使用或配合圖1A之處理站100使用。圖2B係圖2A所圖示之研磨模組200之等角俯視圖。研磨模組200包括卡盤167，該卡盤167於此實施例中係經耦接至真空源。卡盤167包括基材接收表面205，該基 材接收表面205包括與該真空源連通的複數個開口(未圖示)，使得經設置於基材接收表面205上的基材(圖示於圖1B中)可固定於基材接收表面205上。卡盤167亦包括驅動設備168，該驅動設備168旋轉卡盤167。流體施加器176亦經圖示且包括用以供給研磨流體至卡盤167之噴嘴210。測量設備215(圖示於圖2B中)亦可經耦接至底座165。測量設備215可經利用以藉由量測於基材(未圖示)上正在被研磨的金屬或介電質膜之剩餘厚度來提供研磨進度之原位計量(in-situ metric)。測量設備215可係渦電流感測器、光學感測器、或可用以判定金屬或介電質膜之厚度的其他感測設備。其他用於異地(ex-situ)測量反饋的方法包括預判定參數(諸如晶圓上沈積之厚/薄範圍的部位)、用於卡盤167及(或)研磨墊170之運動配方、研磨時間、以及將使用之下壓力。異地(ex-situ)反饋亦可以用以判定經研磨之膜的最終輪廓。原位計量法可用以藉由監控由異地(ex-situ)測量法判定之參數的進度來最佳化研磨。
支撐臂172係由致動器總成220可動式地安裝於底座165。致動器總成220包括第一致動器225A與第二致動器225B。第一致動器225A可用以垂直地(Z方向)移動支撐臂172且第二致動器225B可用以橫向地(X方向、Y 方向、或其結合)移動支撐臂172。第一致動器225A亦可用以提供促使研磨墊170朝向基材(未圖示)的可控制下壓力。雖然於圖2A和圖2B中所圖示僅有一個具有研磨墊170於上的支撐臂172，研磨模組200不限於單一支撐臂172。研磨模組200可包括卡盤167之周長所能容許、且流體施加器176與測量設備215有充足空間容許量所能容許、以及用於支撐臂172(以及安裝於支撐臂172上的研磨墊170)之掃掠移動之空間所能容許的任何數目之支撐臂172。
致動器總成220可包含線性移動機構227，線性移動機構227可為經耦接至第二致動器225B之滑動機構或球螺桿。相似地，第一致動器225A之各者可包含垂直地移動支撐臂172的線性滑動機構、球螺桿、或圓柱狀滑動機構。致動器總成220亦包括經耦接於第一致動器225A以及線性移動機構227之間的支撐臂235。支撐臂235可由第二致動器225B來致動。因此，支撐臂172(以及安裝於支撐臂172上的研磨墊170)之橫向移動可包括以同步方式在基材(未圖示)上的徑向掃掠。動態密封件240可繞支撐桿242設置，該支撐桿242可為第一致動器225A之一部分。動態密封件240可為經耦接於支撐桿242與底座165之間的迷宮式密封件(labyrinth seal)。
支撐桿242係設置於經形成在底座165內之開口244。開口244可為基於致動器總成220所提供之移動來允許支撐臂172之橫向移動之槽。開口244經定尺寸以允許支撐桿242充足的橫向移動，使得支撐臂172(以及安裝於支撐臂172上的研磨墊170)可從基材接收表面205之周圍246往基材接收表面205之中心移動(當流體施加器176被轉動至不接觸基材接收表面205之位置時)。於一實施例中，基材接收表面205具有之直徑與製程期間將被安裝至基材接收表面205上的基材之直徑實質上相同。舉例而言，若基材接收表面205之外徑係150mm，支撐臂172(特別是安裝於支撐臂172上之研磨墊170)可在徑向方向上從150mm(例如，周圍246)往中心移動再回到周圍246。附加地，開口244係經定尺寸以允許支撐桿242之充足的橫向移動，使得支撐臂172之端部248可被移動超過卡盤167的周圍250。因此，當流體施加器176被繞軸F旋轉時，支撐臂172之端部248被向外移動以不接觸周圍250，基材可被傳送至基材接收表面205上或離開基材接收表面205。基材可在全域化學機械研磨製程之前或之後由機械臂或端效器傳送到或離開圖1A中圖示的處理站100。於一實施例中，基材可使用承載頭130被傳送至或離開處理站100(圖示於圖1A)。
卡盤167可附加地包括外周邊緣區域252，外周邊緣區域252在徑向上從基材接收表面205向外定位。外周邊緣區域252可在偏離基材接收表面205之平面(亦即，向下凹入)之平面處。外周邊緣區域252亦可包括用於調理研磨墊170的調理環255。調理環255之高度亦可在偏離基材接收表面205之平面(亦即，向下凹入)之平面處。調理環255可為一或更多個離散研磨性元件260，該一或更多個離散研磨性元件260包含由研磨性粒子或材料製成或包括研磨性粒子或材料的矩形件及(或)弧形件。於一實施例中，調理環255包括複數個離散研磨性元件260，該複數個離散研磨性元件260之各者經塑型為弧段。離散研磨性元件260之各者可包含在基材研磨製程之間用來調理研磨墊170的金剛石粒子。舉例而言，在基材經放置於卡盤167的基材接收表面205上之前或之後，支撐臂172上的研磨墊170可被移動至相鄰於調理環255且於基材接收表面205之平面之下。接著研磨墊170可經致動或促使朝向調理環255以造成研磨墊170接觸離散研磨性元件260。卡盤167可於此接觸期間被旋轉以調理研磨墊170。於一實施例中，研磨墊170之調理的時段係小於約2秒，此可增加研磨模組200之產量。於一實施例中，研磨墊170之調理可於基材經傳送至或離開卡盤167之基材接收表面205的期間被執行。
圖3為根據本文所揭示實施例之一實施例的研磨頭300的側面剖面圖。研磨頭300可被利用於圖1B中所圖示的研磨模組101中或於圖2A及圖2B所圖示的研磨模組200中。舉例而言，研磨頭300可經耦接至圖1B中所圖示的研磨模組101之支撐臂172或於圖2A及圖2B所圖示的研磨模組200之支撐臂172。
研磨頭300包括本文所述之研磨墊170，該研磨墊170經安裝至外殼305。外殼305包括經形成於外殼305內之管道310，該管道310用於供給來自流體源178之流體(諸如空氣或其他氣體)至可變壓力體積162。於此實施例中，可變壓力體積162係被包含於研磨墊170之內表面315與外殼305之內部表面之間。可變壓力體積162可經加壓以膨脹研磨墊170，使得研磨墊170之處理表面(亦即，接觸基材102之特徵側320的研磨墊170之區域)與基材102之特徵側320共形。
當基材102之表面形狀為非均勻或非平面的，研磨墊170的共形性質可具有特別的重要性。於一實例中，基材102可包括如圖3所圖示之高點325。雖然未圖示於圖3中，基材102亦可包括其他高點、以及低點、或高點與低點之組合。
基材102之非平面性(諸如高點325)可由基材102本身的不均勻度所造成(諸如由先前製程引發的翹曲)以及其他因素(諸如先前化學機械研磨製程中的非均勻材料移除)。替代地或此外，基材102之非平面性可由卡盤167之基材接收表面205的不均勻度造成。於一些例子中，即使基材102有非平面性，基材102上的欲移除膜330可具有實質上均勻的厚度。欲移除膜330可為金屬(諸如銅、鎢或其他金屬)、介電質、或其他膜。
於習知化學機械研磨系統中，研磨墊可不與基材102之特徵側320的表面形狀共形，且非均勻材料移除可能發生。非均勻材料移除可能降低良率，且非均勻材料移除藉由使用提供共形研磨墊170的研磨頭300被最小化。共形研磨墊170撓曲以平滑化經施加至基材102之局部範圍的壓力，此促進欲移除膜330之均勻移除。共形研磨墊170亦均等地在高點325以及相鄰於高點325之區域附近分佈外力。
於一實施例中，研磨墊170之材料可為封閉孔型泡棉(closed-cell foam)以便含有可變壓力體積162內的流體。於其他實施例中，可變壓力體積162可由設置於外殼305與研磨墊170之內表面315間的氣囊來形成。於其他實施例中，襯墊可經設置於研磨墊170之內表面315 以密封可變壓力體積162。於一些實施例中，研磨墊170之側壁335可被強化以增強側壁335之結構完整性而不最小化研磨墊170之處理表面的可撓性。
圖4係根據本文所揭示實施例之研磨頭400之另一實施例的側面剖面圖。研磨頭400可被利用於圖1B中所圖示的研磨模組101中或於圖2A及圖2B所圖示的研磨模組200中。舉例而言，研磨頭400可經耦接至圖1B中所圖示的研磨模組101之支撐臂172或於圖2A及圖2B所圖示的研磨模組200之支撐臂172。除下列例外之外，研磨頭400係與圖3中所圖示的研磨頭300實質上相似。
研磨頭400包括本文所描述之研磨墊170，該研磨墊170係經安裝至外殼405。於一實施例中，研磨墊170可藉由夾持設備410耦接至外殼405。外殼405之內部表面和研磨墊170可界定孔隙415，氣囊420可經定位於該孔隙415中。氣囊420可經耦接至流體源178且與圖3之研磨頭300相似地操作。
如本文所描述且如圖4所繪示之研磨頭300與研磨頭400的一實施例中，接觸面積425係圖示於研磨墊170之處理表面430之上。接觸面積425可為處理表面430接觸基材之面積(未圖示)、或沈積於基材上待移除之膜的面積(圖示於圖3)。取決於基材的表面形狀，接觸面積425 於研磨期間可能如圖3所圖示地為凹形、於研磨期間為凸形、或為凹形或凸形的組合。於一態樣中，接觸面積425為壓力P(亦即，圖4中氣囊420或圖3中可變壓力體積162之壓力)和經施加至研磨頭400之下壓力的函數。該概念係以方程式1更明確指定，如下。
方程式1：接觸面積x壓力=下壓力+(研磨頭之)重量
於以上方程式中，重量為定值且包括研磨頭300或研磨頭400之重量，研磨頭300或研磨頭400之重量包括研磨墊170、外殼305或外殼405、以及支撐臂172之任何部分(圖示於圖1B以及圖2A與圖2B)。於一實施例中，接觸面積425可藉由改變下壓力以及保持壓力P為定值來調整。於一些實施例中，接觸面積425可為約1mm至約8mm，或更大。於一實施例中，接觸面積425可基於製程配方來控制。
圖5A和圖5B為圖示研磨墊500之不同實施例的俯視圖。研磨墊500可經耦接至圖示於圖4中的外殼405且被利用於圖示於圖1B中的研磨模組101或圖示於圖2A和圖2B中的研磨模組200。研磨墊500包括經設置於撓性底座510之中心或靠近於撓性底座510之中心的接觸區域505A和接觸區域505B。於一些實施例中，接觸區域505A 和接觸區域505B之各者可組成於圖4中圖示且描述的接觸面積425。接觸區域505A和接觸區域505B可從撓性底座510突起。
於一實施例中，接觸區域505A包含伸長弧段515，而接觸區域505B包含沿撓性底座510上之一弧定向的複數個離散接觸墊520。於一些實施例中，弧段515以及接觸墊520均包括經形成於其上表面的溝槽525。於研磨墊500被使用時，溝槽525可輔助研磨流體之輸送。撓性底座510包括用以耦接至研磨頭(諸如圖示於圖4中的研磨頭400)的周圍530。周圍530可沿與弧段515相同的弧經形成，或沿與接觸墊520相同的弧經形成，使得周圍530以及接觸區域505A或接觸區域505B之間的距離535於該處各個位置係實質上相同。
於一些實施例中，研磨墊500係圓形。舉例而言，接觸區域505A可具有約10mm至約100mm的直徑。
撓性底座510係經組態為薄膜狀物，該薄膜狀物對接觸區域505A和接觸區域505B提供撓性耦接。撓性底座510係足夠厚及寬以促進Z方向(亦即，膨脹或壓縮方向)之可撓性以與基材中的非平面性共形。撓性底座510之厚度和寬度亦經組態以對接觸區域505A和接觸區域505B提供結構完整性，致使撓性底座510對研磨期間在X及 (或)Y方向可能會經歷的水平負載以穩定地維持接觸區域505A和接觸區域505B之位置來回應。
圖6係沿圖5A之線6-6的研磨墊500之部分的等角剖面圖。接觸區域505A之部分圖示為經設置於撓性底座510上。於所圖示之實施例中，接觸區域505A係撓性底座510之一體的部分。然而，於其他實施例中，接觸區域505A可為獨立的一個元件或多個元件(在圖示於圖5B之接觸墊520的情況中)。當接觸區域505A為獨立的，接觸區域505A和接觸區域505B可容易地被置換。由於接觸區域505A為研磨墊500接觸基材且可能耗損的唯一部分，撓性底座510上的接觸區域505A之置換降低研磨墊500之成本。此外，可拆卸式接觸區域505A可允許對接觸區域505A使用不同材料，以便加強從基材將材料移除。例示性附接特徵可包括從研磨墊500的內表面315延伸到接觸區域505A內的緊固件(未圖示)。黏著劑(諸如壓敏黏著劑)亦可用以作為附接特徵。
於一些實施例中，接觸區域505A較撓性底座510多突起距離605。距離605可為約0.5mm至約4mm，諸如2mm。接觸區域505A之寬度610可為約1mm至約20mm，或更大，諸如約2mm至約6mm。取決於諸如所欲可撓性及(或)撓性底座510之寬度之因素以及其他因 素，撓性底座510之厚度615可為約0.1mm至約3mm。於一些實施例中，撓性底座510之周圍530包括突起唇部620，該突起唇部620可用以促進將研磨墊500夾持至外殼，諸如圖示於圖4中的外殼405。包括唇部620之周圍530可包括約0.1mm至約6mm之厚度，諸如約0.1mm。於一些實施例中，包括唇部620的周圍530之厚度係撓性底座510之厚度615的約兩倍。
雖然前述係導向至本揭露的實施例，本揭露之其他和進一步實施例可在不偏離本揭露之基本範疇的情況下被擬出，且因此本揭露之範圍係由下列專利申請範圍所判定。

Claims (19)

  1. 一種研磨設備，該研磨設備包含：一支撐臂，該支撐臂在一第一方向上從一圓形卡盤的一周圍延伸過該卡盤；一移動機構，該移動機構耦接至該支撐臂；一外殼，該外殼以與該第一方向垂直的一第二方向固定至該支撐臂；一撓性底座，該撓性底座經耦接至該外殼；以及一接觸區域，該接觸區域經設置於該撓性底座之一第一側並且從該撓性底座突起，該接觸區域成形為一弧形，該弧形具有一半徑，該半徑具有一中心，該中心基本上在該支撐臂置於該圓形卡盤上時沿著該圓形卡盤的一旋轉軸定位，其中該撓性底座基於該外殼與該撓性底座之一第二側內所含有之壓力而膨脹或收縮，以於該第一側形成一接觸面積，該接觸面積小於該撓性底座之一表面面積。
  2. 如請求項1之設備，其中該接觸區域係沿一弧段經定位於該底座上。
  3. 如請求項1之設備，其中該接觸區域包含複數個接觸墊。
  4. 如請求項1之設備，其中該撓性底座於該撓性 底座之一周圍包含一突起唇部。
  5. 如請求項1之設備，其中該接觸面積係可調整。
  6. 如請求項5之設備，其中該接觸面積之調整係基於一製程配方。
  7. 如請求項1之設備，其中該接觸區域係弧形。
  8. 如請求項1之設備，其中該接觸區域係圓形。
  9. 一種研磨模組，該研磨模組包含：一可旋轉的卡盤，該卡盤具有一基材接收表面與一周圍；一支撐臂，該支撐臂在一第一方向上延伸過該卡盤的該周圍，該支撐臂可相對於該卡盤移動；一外殼，該外殼以與該第一方向垂直的一第二方向固定至該支撐臂；以及一研磨墊，該研磨墊置於該外殼上，該研磨墊具有一接觸區域，該接觸區域靠近一撓性底座之一中心定位並從該撓性底座突起，該接觸區域置於一弧(arc)中，該弧至少與該卡盤的該周圍共中心(concentric)，其中該研磨墊係藉由對該撓性底座之一背側的壓力施加為可膨脹。
  10. 如請求項9之模組，其中該接觸區域係可拆卸式地經耦接至該撓性底座。
  11. 如請求項9之模組，其中該接觸區域係弧形。
  12. 如請求項9之模組，其中該接觸區域係圓形。
  13. 一種用於研磨一基材的方法，包括以下步驟：提供一支撐臂，該支撐臂定位於靠近一卡盤之一周圍，該支撐臂可相對於該卡盤線性地移動；促使置於該支撐臂上的一研磨墊在該卡盤上定位於一懸吊定向抵頂定位於該卡盤上的一基材的一表面，該研磨墊是置於一撓性底座上並且成形為一弧形，該弧形與該基材的一邊緣共中心；及藉由調整對該撓性底座之一背側之一壓力來調整該研磨墊的一接觸面積，其中該接觸面積小於該撓性底座之一表面面積，且該接觸面積自該撓性底座突起。
  14. 如請求項13之方法，其中該接觸面積之調整係基於一製程配方。
  15. 如請求項14之方法，其中該接觸面積與該基材之該表面相一致。
  16. 如請求項13之方法，其中該接觸面積係弧形。
  17. 如請求項16之方法，其中該接觸面積與該基材之該表面相一致。
  18. 如請求項13之方法，其中該接觸面積係圓 形。
  19. 如請求項18之方法，其中該接觸面積與該基材之該表面相一致。
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